锅炉大板梁更换作业方法简介

胡起宏

（中国能源建设集团山西电力建设有限公司，山西 太原 030012）

引言

某电厂新建锅炉机组在水压前发现锅炉承重大板梁MB-6（承受全部悬挂受热面质量）的下翼缘在拉应力的作用下，撕裂断开。该梁为叠梁式工字型梁，截面为 H7 000×1 350－42 100，下翼板截面为1 350 mm×120 mm，见图1。建设方要求在不拆除已安装受热面结构的前提下，更换该受损大梁，通过锅炉厂家的配合，中国能源建设集团山西电力建设有限公司成功完成了该项作业。现将作业方法简介如下，以方便同行在遇到相似问题时能有所借鉴。

图1 某电厂锅炉机组承重大板梁（mm）

1 概述

1.1 锅炉简介

该锅炉为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架、全悬吊结构、“W”型火焰、“∏”型汽包锅炉。锅炉型号为XG 2060／17.6—∏3，额定出力为600 MW。除去布置在锅炉尾部的空气预热器外，锅炉纵向、横向尺寸为39 100 mm×61 000 mm。锅炉钢结构左右四跨五列分别为B1到B5，前后四跨五列分别为F、G、H、J、K。左右外侧B1、B5两排钢柱为辅助性钢柱，为内侧钢柱提供侧向支撑，以保证内侧主柱在承受垂直荷载时的侧向稳定。锅炉大板梁简支于左右CHB2、CHB4、CJB2、CJB4、CKB2、CKB4六根主钢柱上，前后各大板梁之间通过次梁连为一个整体，次梁与大板梁之间的连接为高强螺栓的刚性连接。受损大板梁MB-6简支于CJB2、CJB4。锅炉吊挂梁生根于次梁上，为多跨式简支梁，直接坐落于次梁上翼缘板上。锅炉前视与侧视图见下页图2所示。

锅炉受热面包括将水从高压水变为过热蒸汽的各级工作结构，约分为：水冷壁、包墙过热器、高温过热器、再热器等。该型锅炉全部受热面总质量约6 000余t，这些受热面通过吊杆悬挂于锅炉吊挂梁上。

1.2 作业难点

1.2.1 临时结构设计难

图2 XG 2060／17.6—∏3锅炉

建设方要求在不拆除已安装受热面结构的前提下，更换该受损大梁 MB-6。则MB-6大梁承载范围内的所有受热面构件荷载必须有新的大梁来承载并传载至MB-6大梁下方主柱B2 K、B4K上。该主柱柱头正上方被MB-6梁完全覆盖，没有空间可以利用。该柱前后两侧柱头附近也有结构梁，此结构梁在维持各主钢柱稳定性方面起着重要作用，不能拆除且不足以承受如此之大的载荷。

1.2.2 转移荷载难

如果采取大拆除的方式锅炉共计拆除6 000余t，在新装临时结构安装结束后，这些载荷必须转移到临时结构上，方可拆除MB-6。这些受热面构件是通过若干根吊杆的形式悬挂于钢结构上的，每根吊杆的直径约100 mm左右，承载约20 t左右。转移单根吊杆的载荷没有什么难度，难点在于把所有吊杆的荷兰载转移到新装临时结构后，转移前后各根吊杆的荷载不变，受热面各构件间相互位置不变，否则受热面构件之间会产生过大内应力，会给以后锅炉的安全运行带来隐患。

1.2.3 下叠梁拆装难

下叠梁下翼板宽度为1 350 mm，而 MB-6前后次梁去掉连接角钢后对应次梁间离仅为100 mm，远小于此值，故下叠梁无垂直吊装通道，这是下叠梁拆装时的难点。

2 作业方法简介

2.1 机械配置简介

锅炉左右两侧分别布置1台DBQ3 000 t·m和1台1 000 t履带吊，作为拆装作业的主力吊车。

2.2 临时钢结构支撑件（牛腿）安装

临时钢结构支撑件（共12件）焊接生根于锅炉钢柱 CHB2、CHB4、CJB2、CJB4、CKB2、CKB4左右两侧，支撑件顶标高为EL63 737 mm。

2.3 承重梁的安装

承重梁（共4件）生根于支撑件上，相邻的两根承重梁之间使用槽钢焊接固定，承重梁顶标高为EL65 937 mm。承重梁的采取双跨连续梁的形式，而非单跨简支梁的形式，目的在于使荷载更集中的传递至CJB2、CJB4，在更换大板梁过程中，钢结构各杆系的内力状况与实际工作时更加接近。截面为2 200×450×40×30 mm，梁长为18 200 mm。此时B2轴和B4轴的梁可分别视为一独立箱式梁，上下翼板为相互分隔的2块板。见图3。

图3 承重梁上下翼

2.4 立柱的安装

立柱（共8件）焊接生根于承重梁上翼缘的上表面，每根承重梁上焊接2根立柱，立柱为H形截面柱H650×300×30×20 mm。相邻的两根立柱之间使用槽钢焊接固定，立柱外侧与锅炉钢结构梁之间布置有斜支撑，立柱柱顶标高为EL 74 450 mm。此时8根立柱实为4根格构式立柱，把每根格构式柱的柱头结构处理好，即可在柱头上安装临时承重大梁，如图3所示。

2.5 短柱的安装

短柱（共24件）焊接生根于锅炉K3、K5顶板梁上表面，短柱间布置有槽钢斜支撑，短柱柱顶标高分别为 EL 75 150 mm、75 450 mm 和75 650 mm。

2.6 临时大梁的安装

大梁（共2件）生根于立柱柱顶上，通过定位螺栓与立柱相连接，大梁顶标高分别为EL 79 650 mm和80 450 mm。

2.7 次梁的安装

次梁（共24件）分别生根于短柱和临时大梁腹板上，次梁与短柱采用焊接连接，次梁与大梁采用高强螺栓连接，次梁间布置有槽钢水平支撑，次梁顶标高为EL76 950 mm。

2.8 吊挂梁的安装

吊挂梁（36件）生根于次梁或拖架上平面，吊挂梁与次梁或拖架采用螺栓连接固定，吊挂梁顶标高分别为EL 77 650 mm、77 950 mm和78 150 mm。

2.9 临时吊杆的安装与调转移荷载

在所有临时结构安装并找正固定结束后，进行临时吊杆的安装与调整，吊杆采用整体预放，单根穿装就位的方法进行。在全部临时吊杆安装到位后，即右进行吊杆的荷载转移。操作时，应根据应变仪所显示的数值，反复调整吊杆，以保证吊杆的受力均匀以及集箱标高。具体步骤如下：

1）把所有吊杆全部安装到位，保障各自位置正确即对应吊杆的正上方，点焊固定垫板。

2）所有吊杆吊装完毕且垫板固定后再进行吊杆对接调整的工作。

3）将应变仪的贴片按照要求安装在原吊杆上，并且将应变仪读数调整为0。

4）吊杆对接调整应按集箱为单位对称进行，并逐根进行，对接一根调整一个，保证对接前后原吊杆所受载荷相同。

5）利用液压扳手将原吊杆螺母拆除，将原吊杆上部与临时吊杆下部使用吊杆接头连接。

6）利用液压扳手将临时吊杆垫板上的螺母拧紧。在吊杆拧紧过程中，应随时观测应变仪显示的数值，当显示的数值达到0时录数值时，停止对吊杆的拧紧工作。

7）按照上述方法将所有吊杆逐一对称的进行对接调整。

8）由于钢材受力后会产生变形，梁会产生挠度，因此在对接调整过程中，要反复巡视已调整吊杆应变仪，发现其显示数值发生变化时，要重新调整该吊杆，以确保荷载转移完成后，所有吊杆应变仪所显示数值与作业前完全相同。

9）通过保证各吊杆作业前后荷载值完全相同来保证受热面各部件之间的相对位置有变。

2.1 0 次梁固定装置安装

在载荷转移完毕后，进行次梁固定装置的安装。次梁固定装置由上下两个过度梁以及连接吊杆组成，固定装置安装完成后形成一闭合的矩形结构，把临时次梁及对应次梁刚性连为一个整体。按照图纸尺寸调整过度梁的空间位置，将连接吊杆初步紧固。

2.1 1 拆除 MB-6顶板梁

在所有载荷全部转移以及原次梁与受损MB-6解列后，进行旧 MB-6顶板梁的拆除工作，MB-6顶板梁拆除分为两部分，上叠梁采用双车（100 t塔吊和1 000 t履带吊）平均分配负荷、4点垂直整体提升。上叠梁整体提升前，应将上叠梁的下翼缘板与腹板使用等离子切割机（割矩）割开，此时上叠梁可视为—T形结构梁；下叠梁采用空中解体，单车（塔吊DBQ 3 000 t·M 和1 000 t履带吊）分段水平抽出。下叠梁采取水平抽出的方式，自炉膛中心向外移动，解决了没有垂直吊装通道的问题。

2.1 2 新MB-6大板梁的安装

MB-6顶板梁安装分为两部分，下叠梁采用地面预组合、单车（100 t塔吊或1 000 t履带吊）分段水平穿装、高空拼接；上叠梁采用地面组合、双车（100 t塔吊和1 000 t履带吊）平均分配负荷、4点垂直吊装就位。上叠梁就位后，紧固叠梁间的螺栓、焊接相叠翼板间的焊缝、安装各种连接件，使上下叠梁成为一个整体。

由于该梁几何尺寸过大，为保运输，在垂直方向中分为两梁叠加，每梁水平方向上又分为两部分。

2.1 3 次梁的重新安装

在新MB-6顶板梁安装并找正固定后，重新将原次梁与新MB-6顶板梁连接在一起。二者连接时，上下位置通过调整次梁间固定装置，左右以及前后方向通过倒链或千斤顶调整，次梁的安装顺序为从两侧向锅炉对称中心靠拢。

2.1 4 吊杆荷载从临时结构向正式结构转移

在原次梁重新安装完毕并找正固定结束后，再进行吊杆置换（载荷恢复）工作。吊杆置换时，应以集箱为单位对称进行，并且应根据应变仪所显示的数值，反复的调整吊杆，以保证吊杆的受力均匀以及集箱标高。具体做法如下：

1）吊杆转移荷载应按集箱逐个进行置换，每次一根，完成一根再下一根严禁同时置换两根或多根。

2）利用液压扳手将临时吊杆螺母拆除，并将吊杆接头拆除。

3）将原吊杆的垫板与螺母按照编号重新安装。

4）利用液压扳手将吊杆拧紧，在吊杆拧紧过程中，应实时监视应变仪的读数。

5）当读数达到原记录数值或为0时，说明吊杆已经达到原承受载荷，同时停止对吊杆的拧紧。

2.1 5 拆除临时钢结构顶棚

当加载在临时钢结构顶棚的所有载荷全部转移后，即可进行临时钢结构顶棚拆除工作。临时钢结构顶棚的拆除顺序：拆卸新旧次梁间固定装置→拆卸临时吊杆→拆卸临时吊挂梁→拆卸次梁间支撑→拆卸次梁→拆卸短柱→拆卸大梁→拆卸立柱间支撑→拆卸立柱→拆卸承重梁（牛腿）。

3 结语

该方法在原顶棚结构上方又设置了一个几乎完全一样的结构、并通过四根格构式钢柱与四根梁巧妙地将荷载传递给原受损大梁的支撑柱，在不改变原锅炉钢结构杆系的情况下，更换受损大板梁，在建锅炉机组同类问题的处理上提供了一个良好思路，对在役锅炉的类似问题处理也有一定借鉴意义。